JP7070545B2 - シート装置 - Google Patents

Description

本発明は、着座者をマッサージする機能を有するシート装置に関する。

従来から、マッサージ機構を内蔵したシート装置が知られている。例えば、特許文献１には、シートの着座面全体を構成するパッドと、当該パッドに配置され、ガスの吸入及び排出によって着座者の背中を押圧するマッサージ機構と、当該マッサージ機構に振動を伝達する振動発生機構と、を備えるシート装置が開示されている。

特開２００６－１９８０７０号公報

上記のようなシート装置には、着座者の疲労低減効果を高める点について、改善の余地が残されている。
本発明の目的は、疲労低減効果を向上できるシート装置を提供することにある。

上記の課題を解決するシート装置は、第１の筋をマッサージするように構成されたマッサージ機構と、前記第１の筋に対する拮抗筋である第２の筋に、筋緊張を引き起こす周波数の振動刺激を付与するように構成された振動発生機構と、を備え、前記マッサージ機構及び前記振動発生機構が同時に作動する。

一実施形態に係るシート装置の斜視図。 図１のシート装置のマッサージ機構の構成図。 人体の腕部が屈曲している状態を示す図。 図１のシート装置の制御部が行う処理を示すフローチャート。

以下、シート装置を車両の運転席に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２に示すように、シート装置１は、着座者の背中を支えるシートバック１２と、着座者の臀部及び脚部の一部を支えるシートクッション１３と、着座者の疲労を低減させるための疲労低減装置１１と、を備える。

シートバック１２及びシートクッション１３は、例えば、軟質のウレタンからなるクッション材をカバー１５で覆うことで構成される。シートバック１２は、シートクッション１３に対して傾動自在な態様で、シートクッション１３に支持されている。シートクッション１３は、車室の床面に固定されている。

図２に示すように、疲労低減装置１１は、着座者をマッサージするように構成されたマッサージ機構２０と、着座者に振動を与えるように構成された振動発生機構３０と、マッサージ機構２０及び振動発生機構３０を作動させるように構成された制御部４０と、を有する。

図１に示すように、マッサージ機構２０は、着座者の僧帽筋をマッサージする２つの第１マッサージ機構２０１と、着座者の広背筋をマッサージする２つの第２マッサージ機構２０２と、を備える。第１マッサージ機構２０１及び第２マッサージ機構２０２はともに、着座者の右半身と左半身とに対応するように、シートバック１２の左側と右側とに１つずつ設けられる。すなわち、第１マッサージ機構２０１と第２マッサージ機構２０２とのセットが、シートバック１２の左側と右側とに１セットずつ設けられる。

図２に示すように、第１マッサージ機構２０１及び第２マッサージ機構２０２は、空気の流入に伴い膨張する空気袋２３と、空気袋２３に圧縮空気を供給するコンプレッサ２１と、空気袋２３とコンプレッサ２１とを接続する第１流路２５と、第１流路２５の途中から分岐する第２流路２６と、第１流路２５における気体の流れを切り替える第１バルブ２２と、第２流路２６における気体の流れを切り替える第２バルブ２４と、を有する。

空気袋２３は第１及び第２マッサージ機構２０１，２０２の各々に対応して設けられる。空気袋２３以外の構成要素、すなわちコンプレッサ２１、第１流路２５、第２流路２６、第１バルブ２２及び第２バルブ２４は、２つの第１マッサージ機構２０１（或いは２つの第２マッサージ機構２０２）の各々に対応して設けられてもよいし、２つの第１マッサージ機構２０１（或いは２つの第２マッサージ機構２０２）で共有されてもよい。コンプレッサ２１は、第１及び第２マッサージ機構２０１，２０２の全てで共有されてもよい。

空気袋２３は、弾性を有する材料で形成される。空気袋２３は、カバー１５に接するように設けられる。そして、空気袋２３は、空気が供給されたときに膨張し、空気が排出されるときに収縮する。空気袋２３が膨張する場合、空気袋２３は、シートバック１２の内側から外側に向けてカバー１５を押す。

第１流路２５及び第２流路２６は、例えば、弾性を有するチューブで構成してもよいし、金属など弾性変形しない材料で形成されてもよい。また、第２流路２６は、第１流路２５と接続される第１端部と、第１端部の反対側の第２端部とを有し、第２端部は大気に開放されている。

第１バルブ２２及び第２バルブ２４は、電気的に制御されることによって開弁状態と閉弁状態とに切り替わる電磁弁である。第１バルブ２２は、第１流路２５において、第２流路２６が分岐する分岐部位と、コンプレッサ２１との間に設けられる。第１バルブ２２は、開弁状態において、コンプレッサ２１から空気袋２３への空気の供給を許容する。また、第１バルブ２２は、閉弁状態において、コンプレッサ２１から空気袋２３への空気の供給を制限する。第２バルブ２４は、開弁状態において、空気袋２３内から大気中への空気の流出を許容する。また、第２バルブ２４は、閉弁状態において、空気袋２３内から大気中への空気の流出を制限する。

したがって、第１バルブ２２を開弁状態にし、第２バルブ２４を閉弁状態にした状態で、コンプレッサ２１を駆動すると、コンプレッサ２１から第１流路２５を通して空気袋２３に空気が供給される。その結果、空気袋２３が着座者に向かって膨張する。こうして、第１及び第２マッサージ機構２０１，２０２は、着座者の背中（背面）を押圧する。

コンプレッサ２１から空気袋２３に供給される空気は圧縮されているため、空気袋２３が膨張したとき、空気袋２３内は、大気圧に比べて高圧になっている。したがって、第１バルブ２２を閉弁状態にし、第２バルブ２４を開弁状態にすると、空気袋２３内の空気が第２流路２６を通って大気中に排出される。その結果、空気袋２３が収縮する。こうして、第１及び第２マッサージ機構２０１，２０２は、着座者の背中を押圧しなくなる。

なお、第１及び第２マッサージ機構２０１，２０２の空気袋２３は、１Ｈｚ未満の周期で膨張と収縮とを交互に繰り返す。また、第１及び第２マッサージ機構２０１，２０２の空気袋２３は、膨張しているときに、１５～２０ｋＰａの力で着座者の背中を押圧する。

図１に示すように、振動発生機構３０は、着座者の僧帽筋に振動を伝達するように構成された２つの第１振動発生機構３０１と、着座者の広背筋に振動を伝達するように構成された２つの第２振動発生機構３０２と、を備える。

図２に示すように、第１及び第２振動発生機構３０１，３０２の各々は、第１及び第２マッサージ機構２０１，２０２の空気袋２３のうち対応する１つに取り付けられる。第１及び第２振動発生機構３０１，３０２は、空気袋２３において、カバー１５に対向する面とは反対側の面に取り付けることが好ましい。振動発生機構３０は、例えば、出力軸に偏心させた錘を取り付けたモータを駆動することで振動を発生するように構成されてもよいし、圧電素子又はソレノイドに周期的に電圧を供給することで振動を発生するように構成されてもよい。また、振動発生機構３０は、人体の筋肉に筋緊張を引き起こす周波数（例えば、８０～１００Ｈｚ程度の周波数）で振動可能に構成される。

そして、本実施形態の振動発生機構３０は、空気袋２３に振動を与えることで、空気袋２３とカバー１５とを介して着座者の背中に振動を与える。なお、振動発生機構３０によって着座者の背中に振動を与える場合には、振動が減衰しないように、空気袋２３を収縮させることが好ましい。

図２に示すように、制御部４０は、マッサージ機構２０（詳細には、コンプレッサ２１、第１バルブ２２及び第２バルブ２４）及び振動発生機構３０に対して、電気的に接続されているか、または、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に代表される車載ネットワークによって接続されている。

制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータで構成される。制御部４０は、ＲＯＭから読み出したプログラムをＣＰＵで実行することによって、マッサージ機構２０及び振動発生機構３０の駆動を制御する。なお、制御部４０は、制御部４０に接続された１つ以上のスイッチを含む操作部（手動操作部）４１から信号が入力されたときに、マッサージ機構２０及び振動発生機構３０の制御を開始すればよい。

次に、図３を参照して、筋肉間の拮抗作用について説明する。
図３に示すように、肘関節を屈曲する場合、上腕二頭筋１００が緊張（収縮）し、上腕三頭筋１０１の緊張が緩和される。一方、肘関節を伸展する場合、上腕二頭筋１００の緊張が緩和され、上腕三頭筋１０１が緊張する。以降の説明では、肘関節における上腕二頭筋１００と上腕三頭筋１０１のように、ある動作をするときに互いに逆の動きをする一対の筋について、一方の筋を、他方の筋に対する拮抗筋と表現する。

本実施形態では、僧帽筋（第１の筋）は広背筋（第２の筋）に対する拮抗筋であり、広背筋（第２の筋）は僧帽筋（第１の筋）に対する拮抗筋である。したがって、本実施形態のシート装置１は、僧帽筋をマッサージする第１マッサージ機構２０１と、僧帽筋に対する拮抗筋（広背筋）を緊張させる振動を与える第２振動発生機構３０２と、広背筋をマッサージする第２マッサージ機構２０２と、広背筋に対する拮抗筋（広背筋）を緊張させる振動を与える第１振動発生機構３０１と、を備える。

次に、図４に示すフローチャートを参照して、制御部４０が行う処理について説明する。
ステップＳ１では、制御部４０は、制御開始条件が満たされたか否かを判定する。制御開始条件は、例えば、着座者が操作部４１に設けられた開始スイッチを操作すること、より詳細には、開始スイッチを操作することにより送信された信号を受信することである。制御開始条件が満たされた場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部４０は、ステップＳ２へ進む。一方、制御開始条件が満たされなかった場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部４０は、本処理を一旦終了する。

ステップＳ２では、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１及び第２振動発生機構３０２を共に作動させ、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１を停止させる。具体的には、ステップＳ２において、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１に着座者の僧帽筋をマッサージさせ、第２振動発生機構３０２に着座者の広背筋に振動を与えさせる。また、ステップＳ２において、制御部４０は、第２マッサージ機構２０２の駆動を制限して着座者の広背筋をマッサージさせないようにするとともに、第１振動発生機構３０１の駆動を制限して着座者の僧帽筋に振動を与えないようにする。

すなわち、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１の第２バルブ２４を閉弁状態に切り替え、第１マッサージ機構２０１の第１バルブ２２を開弁状態に切り替える。続いて、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１のコンプレッサ２１を駆動させる。こうして、第１マッサージ機構２０１の空気袋２３に圧縮空気が供給され、空気袋２３が膨張する。そして、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１のコンプレッサ２１の駆動を停止させる。続いて、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１の第２バルブ２４を開弁状態に切り替える。こうして、第１マッサージ機構２０１の空気袋２３内から空気が排出され、空気袋２３が収縮する。したがって、制御部４０は、所定の周期で第１マッサージ機構２０１の空気袋２３を膨張させたり収縮させたりすることで、第１マッサージ機構２０１に着座者の僧帽筋をマッサージさせる。

また、制御部４０は、第２振動発生機構３０２を駆動させる。こうして、制御部４０は、第２振動発生機構３０２に筋緊張を引き起こす周波数の振動刺激を着座者の広背筋に付与させる。

その一方で、制御部４０は、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１を駆動させない。
そして、制御部４０は、ステップＳ２の処理を開始してからの経過時間が判定時間以上となると、ステップＳ２の処理を終了し、次のステップＳ３の処理を開始する。なお、ここで言う「判定時間」は、予め定められた固定値であってもよいし、着座者が変更できる可変値であってもよい。判定時間を固定値とする場合には、例えば、数秒～数十秒の間の時間とすればよい。

ステップＳ３では、制御部４０は、ステップＳ２と略同様の態様で、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１を共に作動させ、第１マッサージ機構２０１及び第２振動発生機構３０２を停止させる。具体的には、ステップＳ３において、制御部４０は、第２マッサージ機構２０２に着座者の広背筋をマッサージさせ、第１振動発生機構３０１に着座者の僧帽筋に振動を与えさせる。また、ステップＳ３において、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１の駆動を制限して着座者の僧帽筋をマッサージさせないようにするとともに、第２振動発生機構３０２の駆動を制限して着座者の広背筋に振動を与えないようにする。すなわち、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１及び第２振動発生機構３０２が作動する状態と、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１が作動する状態と、を切り替える。

そして、制御部４０は、ステップＳ３の処理を開始してからの経過時間が判定時間以上となると、ステップＳ３の処理を終了し、次のステップＳ４の処理を開始する。
ステップＳ４では、制御部４０は、制御終了条件が満たされたか否かを判定する。制御終了条件は、例えば、着座者が操作部４１に設けられた終了スイッチを操作すること、より詳細には終了スイッチを操作することにより送信された信号を受信することである。制御終了条件が満たされた場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部４０は、ステップＳ５へ進む。一方、制御終了条件が満たされなかった場合（ステップＳ４：ＮＯ）、制御部４０は、ステップＳ２にその処理を移行する。すなわち、この場合（ステップＳ４：ＮＯ）、着座者の疲労を軽減するために、制御部４０は、第１マッサージ機構２０１、第２マッサージ機構２０２、第１振動発生機構３０１及び第２振動発生機構３０２を断続的に駆動する。言い換えれば、第１マッサージ機構２０１及び第２振動発生機構３０２が作動する状態と、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１が作動する状態とが交互に繰り返される。

ステップＳ５では、制御部４０は、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１の駆動を停止し、本処理を一旦終了する。
次に、シート装置１の作用について説明する。

シート装置１は、着座者（運転者）が操作する操作部４１からの信号を受け付けることで、着座者の疲労低減のための動作を開始する。すなわち、第１マッサージ機構２０１が着座者の僧帽筋をマッサージし、それと同時に、第２振動発生機構３０２が筋緊張を引き起こす振動を着座者の広背筋に伝達する。こうして、広背筋に対する拮抗筋である僧帽筋の筋緊張が緩和された状態で、僧帽筋がマッサージされる。そして、判定時間が経過すると、第２マッサージ機構２０２が着座者の広背筋をマッサージし、それと同時に、第１振動発生機構３０１が筋緊張を引き起こす振動を着座者の僧帽筋に伝達する。こうして、僧帽筋に対する拮抗筋である広背筋の筋緊張が緩和された状態で、広背筋がマッサージされる。

上述した実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）第２振動発生機構３０２が広背筋に筋緊張を引き起こす周波数の振動刺激を付与することで、広背筋に筋緊張を起こすとともに、広背筋に対する拮抗筋である僧帽筋の筋緊張を緩和できる。さらに、第１マッサージ機構２０１が、筋緊張が抑制された僧帽筋をマッサージすることで、僧帽筋の筋緊張を効果的に緩和できる。こうして、シート装置１は、着座者の疲労低減効果を向上できる。

（２）第１振動発生機構３０１が僧帽筋に筋緊張を引き起こす周波数の振動刺激を付与することで、僧帽筋に筋緊張を起こすとともに、僧帽筋に対する拮抗筋である広背筋の筋緊張を緩和できる。さらに、第２マッサージ機構２０２が、筋緊張が抑制された広背筋をマッサージすることで、広背筋の筋緊張を効果的に緩和できる。こうして、僧帽筋の筋緊張を緩和するだけでなく、広背筋の筋緊張を緩和することができる。このため、僧帽筋の筋緊張を緩和するために、広背筋の筋緊張が亢進されることを抑制できる。

（３）制御部４０が、第１マッサージ機構２０１及び第２振動発生機構３０２を作動させる状態と、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１を作動させる状態と、を自動的に交互に切り替える。このため、僧帽筋及び広背筋の双方の筋の筋緊張を効率的に緩和できる。

（４）車両を運転する運転者は、ステアリング操作を行うことにより、僧帽筋及び広背筋が筋緊張しやすい。そこで、シート装置１を車両の運転席に適用することで、運転者の疲労低減効果を得ることができる。

以下に、上述した実施形態の別の実施形態を説明する。
・マッサージ機構２０及び振動発生機構３０が設けられる位置に対応する筋は、僧帽筋及び広背筋でなくてもよい。例えば、シートクッション１３を下方に延長し、着座者の膝から下に沿う部位を設け、当該部位に疲労低減装置１１を設けてもよい。これによれば、膝から下の部位の筋肉と、その拮抗筋の疲労低減効果を向上できる。

・制御部４０が設けられていなくてもよい。例えば、操作部４１がマッサージ機構２０及び振動発生機構３０に電気的に接続されており、操作部４１からの信号に応じてマッサージ機構２０及び振動発生機構３０が作動及び停止してもよい。この場合、第１マッサージ機構２０１及び第２振動発生機構３０２が作動する状態と、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１が作動する状態と、を交互に切り替えるスイッチ（手動スイッチ）が設けられてもよい。

・図４に示すフローチャートにおいて、制御開始条件が満たされたか否かは、操作部４１に設けられた開始スイッチの操作に基づいて判定しなくてもよい。例えば、車両の走行距離が所定の距離以上になったか否かに応じて判定してもよいし、車両の運転時間が所定の時間以上になったか否かに応じて判定してもよいし、ステアリングの操作履歴に基づいて判定してもよい。

・図４に示すフローチャートにおいて、制御終了条件が満たされたか否かは、操作部４１に設けられた終了スイッチの操作に基づいて判定しなくてもよい。例えば、制御開始条件を満たしてからの経過時間に基づいて判定すればよい。

・振動発生機構３０は、マッサージ機構２０を介さずに着座者の背中に当接するように配置されてもよい。この場合には、シート装置１は、第１マッサージ機構２０１及び第２振動発生機構３０２を備えていれば、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１を備えなくてもよい。もしくは、シート装置１は、第２マッサージ機構２０２及び第１振動発生機構３０１を備えていれば、第１マッサージ機構２０１及び第２振動発生機構３０２を備えなくてもよい。

・シート装置１は車両用でなくてもよい。例えば、航空機のシートに用いられてもよいし、家庭用のシートに用いられてもよい。
・制御部４０は、自身が実行する全ての処理についてソフトウェア処理を行うものに限られない。たとえば、制御部４０は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行う専用のハードウェア回路（たとえば特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。すなわち、制御部４０は、１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、２）各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは３）それらの組み合わせ、を含む回路（circuitry）として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

Claims (5)

1. 第１の筋をマッサージするように構成されたマッサージ機構と、
   前記第１の筋に対する拮抗筋である第２の筋に筋緊張を引き起こす周波数の振動刺激を付与するように構成された振動発生機構と、を備え、
   前記マッサージ機構及び前記振動発生機構が同時に作動する
   シート装置。
2. 前記マッサージ機構は第１マッサージ機構であり、前記振動発生機構は第２振動発生機構であり、
   前記第１の筋に筋緊張を引き起こす周波数の振動刺激を付与するように構成された第１振動発生機構と、
   前記第２の筋をマッサージするように構成された第２マッサージ機構と、をさらに備える
   請求項１に記載のシート装置。
3. 前記第１マッサージ機構及び前記第２振動発生機構が共に作動する状態と、前記第２マッサージ機構及び前記第１振動発生機構が共に作動する状態と、を切り替えるように構成された制御部をさらに備える
   請求項２に記載のシート装置。
4. 前記第１マッサージ機構及び前記第２振動発生機構が共に作動する状態と、前記第２マッサージ機構及び前記第１振動発生機構が共に作動する状態と、を切り替えるように構成された手動操作部をさらに備える
   請求項２に記載のシート装置。
5. 前記第１の筋及び前記第２の筋のうち、一方が僧帽筋であり、他方が広背筋である
   請求項１乃至４の何れか一項に記載のシート装置。

Images